Ydinvoimalaitoksen tärkein syöttöveden jäähdytysjärjestelmä on ydinturvallisuuden jäähdytyksen este

Pääsyöttöveden jäähdytysjärjestelmän ytimen sijainti ja toiminnallinen arvo
Ydinvoimalaitoksen energian muuntoprosessissa ensisijaisesti lämmitetään primääripiirissä oleva jäähdytysneste ydinfission tuottaman lämpöenergian kautta ja sitten lämpöenergia siirretään toisiopiirin pääsyöttöveteen höyrygeneraattorin kautta, jolloin syöttövesi muunnetaan korkeapaineiseksi höyryksi höyryturbiinin käyttämiseksi sähköntuotantoa varten. Pääsyöttöveden jäähdytysjärjestelmän ydintehtävänä on tarjota vakaa ja hallittava jäähdytysväliaine tälle kierrolle, samalla kun saavutetaan kohtuullinen lämmön poistuminen ja talteenotto. Sen toiminnallinen arvo heijastuu pääasiassa kolmella tavalla.

Ensinnäkin on varmistettava reaktorisydämen jäähdytys. Ydinreaktorin sydän vapauttaa jatkuvasti suuren määrän lämpöenergiaa ydinfission aikana. Jos sitä ei voida viedä ajoissa, se johtaa äkilliseen sisälämpötilan nousuun ja aiheuttaa vakavia turvallisuusonnettomuuksia. Pääsyöttöveden jäähdytysjärjestelmä toimittaa jatkuvasti jäähdytyssyöttövettä höyrynkehittimeen, imee lämpöä ensisijaisesta jäähdytysnesteestä ja varmistaa, että sisälämpötila pysyy turvallisen kynnyksen sisällä, muodostaen tärkeän "jäähdytysesteen" reaktorin turvallisuudelle. IAEA:n tilastojen mukaan noin 12 % ydinvoimalaitosten odottamattomista seisokeista liittyy syöttövesijärjestelmän häiriöihin, mikä epäsuorasti vahvistaa pääsyöttöveden jäähdytysjärjestelmän kriittistä turvallisuusarvoa.

Toiseksi, säilytä toissijaisen silmukan syklin vakaus. Pääsyöttöveden jäähdytysjärjestelmän on säädettävä tarkasti syöttöveden virtausnopeus ja lämpötila reaktorin tehon muutosten mukaan, mikä varmistaa vakaat höyryparametrit höyrygeneraattorin ulostulossa ja tarjoaa jatkuvan ja pätevän virtalähteen turbiinille. Reaktorin alhaisen -tehokäytön aikana virtausnopeutta säädetään manuaalisesti pääsyöttöveden ohituksen ohjausventtiilillä; Suuren -tehokäytön aikana pääsyöttöveden säätöventtiili puuttuu automaattisesti ja säätyy dynaamisesti höyrygeneraattorin lämpötehon mukaan, mikä varmistaa toissijaisen silmukan jatkuvuuden ja vakauden.

Lopuksi saavuttaa tehokas energiankäyttö. Pääsyöttöveden jäähdytysjärjestelmä esilämmittää syöttöveden jäähdytysprosessin aikana, ottaa talteen hukkalämmön höyryn tiivistymisen jälkeen, vähentää energiahävikkiä ja parantaa ydinvoimayksikön lämpötehokkuutta. Samalla se vastaa "kaksoishiilistrategian" mukaisiin vähähiiliseen ja tehokkaaseen energiankehitystarpeisiin ohjaamalla tarkasti vesihuoltoparametreja, vähentämällä laitteiden kulumista ja energiankulutusta sekä auttamalla ydinvoimayksiköitä saavuttamaan pitkän-taloudellisen toiminnan.

Pääsyöttöveden jäähdytysjärjestelmän koostumusarkkitehtuuri ja toimintaperiaate
Ydinvoimalaitoksen syöttöveden pääjäähdytysjärjestelmä on integroitu ja{0}}tarkka monimutkainen järjestelmä, joka koostuu pääasiassa pääsyöttövesipumpusta, pääsyöttöveden säätöventtiilistä, syöttöveden esilämmityslaitteista, putkistojärjestelmästä, valvonta- ja ohjausjärjestelmästä sekä apulaitteista. Komponentit muodostavat yhdessä suljetun-silmukan jäähdytyssyklin, ja sen toimintaperiaate pyörii "syöttöveden kuljetuksen lämmönvaihtoparametrien säädön" kolmen ydinlinkin ympärillä.

Ydinkomponentit ja niiden toiminnot

• Pääsyöttövesipumppu: Järjestelmän "voimasydämenä" se on vastuussa ilmanpoiston käsittelemän korkean -puhtauden syöttöveden toimittamisesta höyrystimeen korkealla paineella. Sen käyttöolosuhteet ovat äärimmäisen ankarat, ja ne edellyttävät pitkäaikaista jatkuvaa käyttöä korkeassa lämpötilassa (tuloveden lämpötila noin 220 astetta) ja korkeassa paineessa (poistopaine voi olla 8-12 MPa) ympäristöissä. Suunniteltu käyttöikä on yleensä vähintään 40 vuotta, ja materiaalien korroosionkestävyydelle ja rakenteellisille tiivistyksille asetetaan erittäin korkeat vaatimukset. Tällä hetkellä valtavirta Kiinassa ottaa käyttöön nopeita keskipakoisia pääsyöttövesipumppuja, ja jotkin edistyneet yksiköt ovat ottaneet käyttöön integroituja ratkaisuja vaihtelevan taajuuden nopeuden säätelyyn ja älykkääseen valvontaan. Jotkut yksiköt on varustettu myös höyrykäyttöisillä syöttövesipumpuilla, jotta apuhöyry voidaan edelleen luottaa toiminnan ylläpitämiseen ja järjestelmän luotettavuuden parantamiseen koko laitoksen sähkökatkon sattuessa. East China Electric Power Design Instituten kehittämä pääsyöttövesipumppuryhmän modulaarinen järjestelmä parantaa tehokkaasti järjestelmän toimintavarmuutta ja suunnittelutehokkuutta integroimalla esipumpun, moottorin, hydrauliliittimen ja pääpumpun.
• Pääsyöttöveden ohjausventtiili: järjestelmän "virtauskeskus", joka toimii rinnakkain pääsyöttöveden ohituksen ohjausventtiilin kanssa ja vastaa syöttöveden virtausnopeuden tarkasta säätämisestä reaktorin tehon ja höyrynkehittimen toimintatilan muutosten perusteella. Sen suorituskyky liittyy suoraan vesihuoltojärjestelmän vakauteen. Jos vika ilmenee, se aiheuttaa vaihteluita pääsyöttöveden virtausnopeuteen, mikä on uhka yksikön turvallisuudelle. Yleisiä vikoja ovat kuluneet ja katkenneet venttiilin varren ja venttiilin sydämen yhdistävät kierteet, venttiilikorkkikomponentin sisäseinän törmäyskuluminen, paikannussignaalien epänormaali takaisinkytkentä jne., jotka on ratkaistava rakenteellisella optimoinnilla ja materiaalipäivityksellä.

Syöttöveden esilämmityslaitteet: sisältävät pääasiassa korkeapainelämmittimiä, joita käytetään pääsyöttöveden esilämmittämiseen käyttämällä höyryturbiinin poiston hukkalämpöä, nostamaan syöttöveden lämpötilaa, vähentämään lämpöhäviötä höyrynkehittimessä ja vähentämään laitteiden lämpörasitusta, mikä pidentää järjestelmän käyttöikää. Esilämmityksen jälkeen syöttövesi tulee höyrygeneraattoriin ja voi tehokkaammin imeä lämpöä primääripiiristä, mikä parantaa höyrynkehityksen tehokkuutta.

 

Valvonta- ja ohjausjärjestelmä: Se koostuu useista antureista, säätimistä ja toimilaitteista, ja se valvoo keskeisiä parametreja, kuten veden virtausnopeutta, lämpötilaa ja painetta, reaaliajassa{0}} ja saavuttaa tarkan parametrien säädön automaattisen ohjausjärjestelmän avulla. Esimerkiksi valvomalla höyrynkehittimen veden tasoa ja lämpötilaa pääsyöttövesipumpun nopeus ja pääsyöttöveden säätöventtiilin aukko säätyvät automaattisesti, jotta järjestelmän toimintaparametrit ovat aina turvallisella alueella, samalla kun saadaan aikaan reaaliaikainen-varoitus ja vikatilanne.

• Työnkulkuanalyysi

Pääsyöttöveden jäähdytysjärjestelmän työprosessi voidaan jakaa neljään avainvaiheeseen: ensimmäinen vaihe on, että ilmanpoisto suorittaa syöttöveden ilmanpoistokäsittelyn, poistaa vedestä happea ja muita haitallisia kaasuja, estää putkistojen ja laitteiden korroosiota ja varmistaa, että syöttöveden puhtaus täyttää ydinlaatustandardit; Toinen vaihe on lisätä pääpumpun tulopainetta etukäteen kavitaation estämiseksi. Sitten pääsyöttövesipumppu paineistaa käsitellyn syöttöveden ja toimittaa sen korkeapainelämmittimeen; Vaihe kolme, korkeapaine{2}}lämmitin käyttää höyryturbiinista erotettua hukkalämpöä syöttöveden esilämmittämiseen ja syöttöveden lämpötilan nostamiseen määritellylle alueelle. Vaihe neljä, esilämmitetty pääsyöttövesi kuljetetaan höyrynkehittimeen, joka imee lämmön ensisijaisesta jäähdytysnesteestä ja muuntaa sen korkeapaineiseksi-höyryksi. Jäähtynyt syöttövesi virtaa sitten takaisin kiertojärjestelmän läpi jäähdytyssyklin loppuunsaattamiseksi. Koko prosessin ajan valvonta- ja ohjausjärjestelmä on täysin mukana ja säätelee dynaamisesti kunkin komponentin toimintaparametreja reaktorin tehon ja järjestelmän toimintatilan muutosten perusteella varmistaakseen vakaan, turvallisen ja tehokkaan syklin.

Pääsyöttöveden jäähdytysjärjestelmän turvallisuustakuu ja viankäsittely

Ydinvoimalaitosten pääsyöttöveden jäähdytysjärjestelmän turvallinen toiminta on tärkeä tae ydinvoiman turvallisuudelle. Järjestelmän ankaran käyttöympäristön vuoksi, joka altistuu pitkään korkealle lämpötilalle, korkealle paineelle ja suurelle säteilylle, se on alttiina komponenttien kulumiselle, vuodoille, ohjaushäiriöille ja muille vikoille. Siksi on tarpeen perustaa luotettava turvallisuustakuujärjestelmä vikojen varhaisen havaitsemisen ja hävittämisen saavuttamiseksi.

• Turvatoimet

Materiaalien ja rakenteen optimointi: Ydinkomponentit on valmistettu lujista, -korroosiota-ja säteilyä kestävistä erikoismateriaaleista. Esimerkiksi pääsyöttövesipumpun juoksupyörä ja akselitiiviste on valmistettu ultra-vähähiilisestä austeniittisesta ruostumattomasta teräksestä tai duplex-ruostumattomasta teräksestä. Pääsyöttöveden säätöventtiilin asemointitappi on valmistettu lujasta-Inconel750-materiaalista, joka korvaa perinteiset heikkolujuiset materiaalit, mikä parantaa komponenttien kulutuskestävyyttä ja käyttöikää. Samalla optimoidaan venttiilikorin komponenttien ja venttiilisydämien rakennesuunnittelu, otetaan käyttöön pienet reikäikkunat ja optimoidaan niiden järjestely virtauskäyrän mukaan, parannetaan säätötarkkuutta ja virtauskapasiteettia sekä vähennetään komponenttien tärinää ja kulumista.

Kaksoisredundanssirakenne: Järjestelmän keskeiset laitteet käyttävät redundanttia konfiguraatiota "yksi käyttöön ja yksi varmuuskopiointiin" tai "useita käyttöön ja yksi varmuuskopiointia varten". Esimerkiksi pääsyöttövesipumppu on yleensä varustettu 2-4 yksiköllä ja vastaavilla varapumpuilla, jotta varmistetaan, että yhden laitteiston vikaantuessa varalaitteet voidaan ottaa nopeasti käyttöön järjestelmän sammumisen välttämiseksi. Samaan aikaan ohjausjärjestelmä ottaa käyttöön kaksoisredundanssimallin, jotta järjestelmä ei menetä hallintaa yhden ohjausyksikön vian vuoksi.

Älykäs valvonta ja varhaisvaroitus: Digitaalisen kaksoistekniikan, tekoälyn ennakoivan ylläpidon ja muiden tekniikoiden avulla avainlaitteiden, kuten pääsyöttövesipumppujen ja säätöventtiilien, tilan online-valvonta suoritetaan. Tärinäspektrianalyysin, lämpötilakentän rekonstruoinnin ja muiden menetelmien avulla laitteiden epänormaalit toiminnot tallennetaan reaaliajassa ja vikavaroitukset annetaan etukäteen. Älykkään valvontajärjestelmän käyttöönoton jälkeen pääsyöttövesipumpun keskimääräinen ongelmaton toiminta-aika on kasvanut perinteisten mallien 18 000 tunnista yli 32 000 tuntiin, mikä vähentää merkittävästi odottamattomien sammutusten riskiä.

Pääsyöttöveden jäähdytysjärjestelmän teknologinen päivitys ja teollisuuden kehitystrendi
Ydinvoimateknologian jatkuvan iteroinnin ja "kaksoishiilistrategian" syvenemisen myötä ydinvoimalaitosten tärkein syöttövesijäähdytysjärjestelmä kehittyy älykkyyteen, tehokkuuteen ja lokalisointiin. Teknologinen ja teollinen parantaminen etenevät synkronisesti ja tukevat vahvemmin ydinvoiman turvallista ja tehokasta toimintaa.

• Teknisen päivityksen suunta

Älykäs päivitys: Integroimalla teknologioita, kuten esineiden internetiä, suurdataa ja tekoälyä, koko elinkaaren kestävän älykkään hallintajärjestelmän rakentamiseksi, mikä mahdollistaa järjestelmän toimintaparametrien reaaliaikaisen-seurannan, tarkan vikadiagnoosin sekä älykkään käyttö- ja huoltoaikataulun. Esimerkiksi rakentamalla digitaalisen kaksoisteknologian avulla virtuaalimalli pääsyöttövesijäähdytysjärjestelmästä, simuloimalla järjestelmän toimintatilaa, ennakoimalla vikariskit etukäteen, optimoimalla käyttö- ja huoltosuunnitelmia sekä vähentämällä käyttö- ja ylläpitokustannuksia.

Tehokas optimointi: Optimoimalla järjestelmäprosesseja, parantamalla laiterakennetta ja parantamalla järjestelmän lämpötehokkuutta ja toiminnan vakautta. Esimerkiksi pääsyöttövesipumpun juoksupyörän suunnittelun optimointi kuljetustehokkuuden parantamiseksi ja energiankulutuksen vähentämiseksi; Optimoi vesihuollon esilämmitysprosessi, hyödynnä hukkalämpö kokonaan ja paranna energian hyötysuhdetta entisestään. Samaan aikaan taajuuden muunnosnopeuden säätötekniikkaa käytetään dynaamisesti säätämään pääsyöttövesipumpun nopeutta reaktorin tehon mukaan, mikä mahdollistaa energiansäästön -.

Vuotottoman tekniikan edistäminen: Vuotamattomien pumpputyyppien, kuten magneettipumppujen ja suojattujen pumppujen, käyttöönotto perinteisten akselitiivistepumppujen tilalle, vesivuotojen riskin vähentäminen, järjestelmän turvallisuuden ja ympäristönsuojelun parantaminen, laitteiden ylläpitokustannusten vähentäminen ja ydinvoimalaitosten ankariin käyttöympäristövaatimuksiin sopeutuminen.

• Toimialan kehitystrendit

Kotimaisten ydinvoimahankkeiden hyväksyntöjen kiihtymisen ja rakenteilla olevien yksiköiden määrän tasaisen kasvun myötä pääsyöttövesijäähdytysjärjestelmään liittyvien laitteiden markkinakysyntä vapautuu edelleen. Arvioiden mukaan vuosina 2026-2030 Kiinaan odotetaan 30-40 uutta hyväksyttyä ydinvoimayksikköä, mikä vastaa noin 120-160 uuden ydinvoiman syöttövesipumpun kysyntää. Markkinoiden koko kasvaa tasaisesti. Lokalisointiprosessi kiihtyy edelleen ja pääpumppujen lokalisointiaste on ylittänyt 90 %. Valtion omistamat yritykset, kuten Shanghai Electric, Dongfang Electric ja Harbin Electric Group, hallitsevat kotimarkkinoita. Täydellisen valmistusjärjestelmän ja insinöörikokemuksen ansiosta he ovat vähitellen saavuttamassa korkealaatuisten tuotteiden kotimaisen korvaamisen ja vähentävät riippuvuutta tuontilaitteista.

Samaan aikaan pienten modulaaristen reaktorien (SMR) ja neljännen sukupolven ydinvoimateknologian demonstraatiohankkeiden kehittymisen myötä uusien, tehokkaiden ja kompaktien pääsyöttövesijäähdytyslaitteiden kysyntä ilmaantuu vähitellen, mikä avaa uusia kasvumahdollisuuksia teollisuudelle. Lisäksi "Belt and Road -aloitteen" mukaisen ydinvoiman nopeutetun viennin yhteydessä kotimaiset tärkeimmät syöttövesijäähdytysjärjestelmään liittyvät laitteet siirtyvät vähitellen kansainvälisille markkinoille, mikä parantaa Kiinan ydinvoimalaitteiden maailmanlaajuista kilpailukykyä [6].

Ydinvoimalaitoksen pääsyöttövesijäähdytysjärjestelmä ydinturvallisuuden "jäähdytysesteenä" on ydinvoiman toisiopiirin syklin ydinkeskus. Sen vakaa toiminta liittyy suoraan ydinvoimayksikön turvalliseen, tehokkaaseen ja vähähiiliseen{1}}käyttöön. Ydinkomponenttien rakenteen optimoinnista järjestelmän älykkyyden parantamiseen, tarkasta viankäsittelystä kotimaisen korvaamisen edistämiseen, jokainen tekninen läpimurto pääsyöttöveden jäähdytysjärjestelmässä on luonut vankan perustan ydinvoiman turvallisuudelle.
Energian siirtymävaiheessa ydinvoimateknologian jatkuvan kehityksen myötä pääsyöttöveden jäähdytysjärjestelmä siirtyy edelleen kohti älykkäämpää, tehokkaampaa ja turvallisempaa suuntaa, murtaen jatkuvasti keskeisten teknologisten pullonkaulojen läpi, parantaen turvallisuustakuujärjestelmää, tukevat vahvasti Kiinan ydinvoimateollisuuden korkealaatuista-laatukehitystä, saavuttaen "kaksoishiilen" tavoitteen eli ydinvoiman turvallisuuden kaikilla tasoilla ja turvaamalla liikenteen turvallisuuden kaikilla tasoilla.